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UNIVERSIDAD VERACRUZANA CENTRO DE INVESTIGACIONES BIOMÉDICAS “Evaluación del potencial bioactivo de cepas de hongos fitopatógenos microscópicos presentes en el estado de Veracruz, México.” T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: Doctor en Ciencias Biomédicas PRESENTA: Q.F.B. María de la Soledad Lagunes Castro Director de tesis: Dr. Ángel Trigos Landa Codirector de tesis: Dr. Angel Ramos Ligonio Xalapa Ver. Febrero, 2015 Becario CONACYT No. 249756 DIRECTOR DE TESIS Dr. Ángel Trigos Landa Laboratorio de Alta Tecnología de Xalapa CODIRECTOR DE TESIS Dr. Angel Ramos Ligonio LADISER de Inmunología y Biología Molecular, Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Veracruzana JURADO Dra. Ana Elena Dorantes Acosta Instituto de Biotecnología y Ecología Aplicada Dra. Alma Vázquez Luna Instituto de Ciencias Básicas. Universidad Veracruzana Dra. Maribel Jiménez Fernández Instituto de Ciencias Básicas. Universidad Veracruzana Dr. Alberto Sánchez Medina Unidad de Servicios de Apoyo en Resolución Analítica (SARA). Universidad Veracruzana Dr. Jorge Manuel Suárez Medellín Instituto de Investigaciones Cerebrales. Universidad Veracruzana Esta tesis se realizó bajo la dirección del Dr. Ángel Trigos Landa y el Dr. Angel Ramos Ligonio en el Laboratorio de Alta Tecnología de Xalapa y LADISER de Inmunología y Biología Molecular, con el apoyo financiero de CONACyT Ciencia Básica con clave 181820. MSLC contó con el recurso del programa de becas para estudios de posgrado otorgado por el CONACYT No. de Becario 249756. Dedicatoria: A las personas que son parte escencial en mi vida, si alguno de ellos faltara probablemente yo no estaría aquí, haciendo lo que me apasiona. Una vez más a mi madre Yolanda Castro y a mi padre Daniel Lagunes quienes han dedicado cada día de su vida al bienestar e integridad de nuestra familia. A mi esposo, Dr. Daniel Guzmán Gómez que está conmigo en todas las circunstancias y de tiempo completo, que me apoya y me quiere, un gran compañero de vida, esta hazaña la logramos juntos. Agradecimientos: Al Dr. Ángel Trigos Landa por la oportunidad de dar otro paso en mi formación, la confianza, por su constante y paciente seguimiento durante la realización de esta tesis. Al Dr. Angel Ramos Ligonio y la Dra. Aracely López Monteón por ser mi guía científica pero también emocional, por tanto apoyo, por la amistad, por dejarme entrar en su familia. Gracias por todo. A mis compañeros y amigos del LATEX: Dr. Guillermo Mendoza, Dr. César Espinoza, Dr. Carlos Lobato, Dr. Jorge Suárez, M.C. Karina Ramírez, Dra. Margarita González, a mi amiga Jannet Sandoval por la instrucción necesaria, los consejos y los grandes momentos juntos. A mis compañeros y amigos del LADISER: Dr. Jesús Torres, a los futuros Doctores y Maestros en Ciencias Abner Márquez, Karen García, Karla Morán, Omar Guzmán, Jaime López, Denisse Placier. A toda mi familia; en especial a mi mamá, mi papá, mi hermana Cristina, a la lucecita de mis ojos Sophía Valentina, mi tía Cecy y mi hermano Roberto Pablo; a mi familia política mis suegros, mis cuñados y sobrinos postizos; les agradezco los buenos momentos, los malos y las sonrisas. A mis primas Dulce, Lupita, Lety, Liliana, Beatriz y Andrea, que me alegran cada día y lo hacen mejor con un simple mensaje. A mis amigos que son parte muy importante de mi vida: José Héctor, Judith, Miriam, Diana, Ary, Ennia, Lorena y están conmigo a pesar de la distancia. iii ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………………………. vi ÏNDCE DE TABLAS……………………………………………………………………… x LISTA DE ABREVIATURAS……………………………………………………………. xi RESUMEN……………………………………………………………………………...…. xiv ABSTRACT……………………………………………………………………………..… xv 1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………….… 1 2. ANTECEDENTES GENERALES……………………………………………………. 2 2.1 Hongos fitopatógenos…………………………………………………………….…. 2 2.2 Hongos fitopatógenos macroscópicos utilizados en medicina tradicional…….. 3 2.3 Bioactividades de hongos fitopatógenos macroscópicos…………………….….. 9 2.3.1 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad antioxidante…………… 9 2.3.2 Metabolitos con actividad antioxidante aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos……………………………………………………………………………. 10 2.3.3 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad antimicrobiana………… 11 2.3.4 Metabolitos con actividad antimicrobiana aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos……………………………………………………………………………. 12 2.3.5 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad citotóxica………………. 17 2.3.6 Metabolitos con actividad citotóxica aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos……………………………………………………………………………. 21 2.3.7 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad inmunomoduladora……………………………………………………………………….. 26 2.3.8 Metabolitos con actividad inmunomoduladora aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos…………………………………………………………… 31 3. ANTECEDENTES DIRECTOS………………………………………………………. 33 3.1 Bioactividades de hongos fitopatógenos microscópicos………………………… 33 4. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………… 45 5. OBJETIVOS……………………………………………………………………………. 46 5.1 Objetivo general……………………………………………………………………… 46 5.2 Objetivos específicos…………………………………………………………..……. 46 6. HIPÓTESIS……………………………………………………………………….……. 46 7. METODOLOGÍA………………………………………………………………………. 47 iv 7.1 Recolección de muestras…………………………………………………………… 47 7.1.1 Aislamiento micelial e identificación de hongos fitopatógenos……………….. 47 7.1.2 Preparación de los extractos……………………………………………………… 47 7.2 Ensayos de actividad Biológica…………………………………………………….. 48 7.2.1 Evaluación de la actividad antioxidante…………………………………………. 48 7.2.1.1 Determinación de contenido de fenoles………………………………………. 48 7.3 Evaluación de la actividad antimicrobiana………………………………………… 49 7.4 Evaluación de la actividad citotóxica………………………………………………. 49 7.4.1 Líneas celulares y cultivos celulares…………………………………………….. 49 7.4.2 Cultivos en monocapa……………………………………………………………. 49 7.4.3 Ensayo citotóxico por el método de sulforodamina B………………………….. 50 7.4.4 Efecto sobre el ciclo celular………………………………………………………. 50 7.4.5 Inducción de apoptosis…………………………………………………..……….. 51 7.6 Evaluación de la actividad inmunomoduladora…………………………………… 52 7.6.2 Determinación de la producción de Óxido Nítrico……………………..………. 53 7.6.7 Determinación de moléculas de respuesta inmune por RT-PCR…………….. 53 7.7 Preparación del material fúngico de Fusarium moniliforme…………….………. 56 7.8 Extracción de metabolitos a partir de la cepa de Fusarium moniliforme……… 56 7.9 Purificación de metabolitos………………………………………………………….. 56 7.10 Identificación de metabolitos aislados……………………………………………. 56 7.11 Evaluaciones biológicas de los compuestos aislados………………………….. 57 7.12 Análisis estadístico…………………………………………………………….….. 58 8. RESULTADOS……………………………………………………………………..…. 59 8. 1 Recolección de muestras………………………………………………………...… 59 8.1.1 Identificación de hongos fitopatógenos microscópicos……………………….. 59 8.2 Obtención de los extractos…………………………………………………………. 68 8.3 Evaluaciones de actividad biológica……………………………………………….. 69 8.3.1 Evaluación de la actividad antimicrobiana: ensayo de difusión en disco……. 69 8.4 Evaluación de la actividad antioxidante………………………………...………… 72 8.4.1 Ensayo DPPH……………………………………………………………….……... 72 8.4.2 Determinación del contenido de fenoles………………………………………… 72 8.5 Evaluación de la actividad citotóxica……………………………………………… 74 v 8.5.1 Evaluación de la concentración citotóxica del 50% (CC50)……………………. 74 8.5.2 Determinación de la inducción de apoptosis por citometría de flujo: Tinción con Ioduro de propidio…………………………………………………………………… 75 8.5.3 Efecto sobre el ciclo celular: Tincióncon 7-Actinomicina D………………….. 76 8.6 Evaluación de la actividad inmunomoduladora…………………………………… 78 8.6.1 Determinación de la expresión de citocinas y quimiocinas inflamatorias……. 78 8.6.2 Determinación de la inducción de la expresión de óxido nítrico……………… 85 8.6.3 Determinación de la expresión de moléculas del sistema inmune por RT- PCR………………………………………………………………………………………… 86 8.7 Purificación de metabolitos a partir de la cepa de Fusarium moniliforme…… 87 8.8 Elucidación estructural de metabolitos mayoritarios de Fusarium moniliforme.. 88 8.9 Actividades biológicas de los compuestos puros………………………………. 93 9. DISCUSIÓN….………………………………………………………………………. 99 10. CONCLUSIONES……………………………………………………………………. 113 11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………….. 116 ANEXOS………………………………………………………………………………….. 136 vi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Ganoderma lucidum……………………………………………………….. 5 Figura 2. Phelineus linteus…………………………………………………………… 6 Figura 4. Hericium erinaceus………………………………………………………… 8 Figura 5. Grifola Frondosa…………………………………………………………… 8 Figura 6. Esterinas A y B…………………………………………………………….. 10 Figura 7. Betulina A aislada en Lenzites betulina…………………………………. 11 Figura 8. Ácido fusídico………………………………………………………………. 12 Figura 9. Metabolitos antimicrobianos presentes en Oudesmansiella, Favolaschia y Bolinea lutea………………………………………………………….. 13 Figura 10. Frustulosina metabolito antibiótico presente en Stereum frustulosum y S. hirsutum…………………………………………………………….. 13 Figura 11. Ganodermadiol, metabolito antimicrobiano del género Ganoderma.. 14 Figura 12. Metabolitos antibacterianos aislados de Ganoderma applanatum…. 15 Figura 13. Estructura química del Orcinol…………………………………………. 15 Figura 14. Metbolitos antimicrobianos aislados de Stereum complicatum……... 16 Figura 15. Metabolitos con efecto antimicrobiano aislados de Marasmius oreades………………………………………………………………………………… 16 Figura 16. β-D-glucnano……………………………………………………………… 18 Figura 17. Panepoxidona…………………………………………………………….. 21 Figura 18. Metabolitos citotóxicos del género Ganoderma………………………. 22 Figura 19. Ácido lentinélico…………………………………………………………... 22 Figura 20. Metabolitos citotóxicos de Nidula cándida…………………………….. 23 Figura 21. Metabolitos citotóxicos de Merolinus tremellosus……………………. 23 Figura 22. Metabolitos fúngicos con actividad citotóxica obtenidos de Marasmius conigenus y Flagelloscypha pilatti…………………………………….. 24 Figura 23. 1-hidroxi-3-esterpureno…………………………………………………. 24 Figura 24. Ácidos hebelómicos con efecto citotóxico…………………………….. 25 Figura 25. Metabolitos inmunomoduladores presentes en el género Ganoderma……………………………………………………………………………. 31 Figura 26. Coriolina B………………………………………………………………… 32 vii Figura 27. Ácido 3- hidroxipropiónico……………………………………………….. 34 Figura 28. Pestalofona C…………………………………………………………….. 35 Figura 29.Formaxantona A…………………………………………………………... 35 Figura 30. Metabolitos antioxidantes aislados de Pestalotiopsis microspora….. 36 Figura 31. Grafislactona……………………………………………………………… 36 Figura 32. Guanacastepeno…………………………………………………………. 37 Figura 33. Ergosta-5,7,22-trien-3-ol………………………………………………… 37 Figura 34. Glandicolina B……………………………………………………………. 38 Figura 35. Fumigaclavina……………………………………………………………. 38 Figura 36. Paclitaxel………………………………………………………………….. 39 Figura 37. Podofoxilona aislada de Aspergillus fumigatus, precursor químico del medicamento anticancerígeno Tenipósido……………………………………. 40 Figura 38. Campotecina……………………………………………………………… 40 Figura 39. Ergoflavina………………………….…………………………………….. 41 Figura 40. Vinblastina………………………………………………………………… 41 Figura 41. Rubrofurasina B………………………………………………………….. 42 Figura 42. Lolitem B………………………………………………………………….. 42 Figura 43. Citocalasina………………………………………………………………. 43 Figura 44. Micoleptodiscina………………………………………………………….. 43 Figura 45. Roritoxina E………………………………………………………………. 44 Figura 46. Cocliodinol………………………………………………………………… 44 Figura 47. Estructuras reproductivas de Alternaria citri ………………………….. 59 Figura 48. Estructuras reproductivas de Ceratocystis adiposa………………….. 60 Figura 49. Estructuras reproductivas de Colletotrichum gloeosporoides ………. 60 Figura 50. Estructuras reproductivas de Cylindrocarpon musae ……………….. 61 Figura 51. Estructuras reproductivas de Curvularia lunata ……………………… 61 Figura 52. Estructuras reproductivas de Fusarium moniliforme ………………… 62 Figura 53. Estructuras reproductivas de Fusarium oxysporum ……………….. 62 Figura 54. Estructuras reproductivas de Fusarium sp. …………………………… 63 Figura 55. Estructuras reproductivas de Fusarium sp……………………………. 63 Figura 56. Estructuras reproductivas de Geotrichum candidum…………………. 64 Figura 57. Estructuras reproductivas de Gliocladium sp…………………………. 64 viii Figura 58. Estructuras reproductivas de Lasiodiplodia sp……………………….. 65 Figura 59. Estructuras reproductivas de Macrophomina phaseolina……………. 65 Figura 60. Estructuras reproductivas de Mucor mucedo…………………………. 66 Figura 61. Estructuras reproductivas de Penicillium digitalicum…………………. 66 Figura 62. Estructuras reproductivas de Pythium debaryanum …………………. 67 Figura 63. Estructuras reproductivas de Rhizopus………………………………... 67 Figura 64. Algunas cepas aisladas de hongos fitopatógenos…………………… 68 Figura 65. Proceso de obtención de los extractos A, A’) Cultivo en caldo de papa y dextrosa, B) Secado, C) Extractos envasados…………………………… 69 Figura 66. Histograma obtenido por citometría de flujo tras la tinción con Ioduro de propidio de las células U-937 interaccionadas con el extracto de Fusarium moniliforme ………………………………………………………………... 75 Figura 67. Histograma obtenido en el análisis por citometría de flujo para la determinación de efecto sobre ciclo celular por la interacción de 20μ/ml del extracto de Fusarium moniliforme………………………………………………….. 77 Figura 68. Expresión de citocinas inflamatorias tras la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones del extracto de Sclerotium sp………….. 78 Figura 69. Expresión de citocinas inflamatorias tras la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones del extracto de Fusarium sp…………… 79 Figura 70. Producción de quimiocinas por las células J774A.1 tras la interacción con el extracto de Fusarium oxysporum……………………………… 80 Figura 71. Expresión de citocinas inflamatorias tras la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones del extracto de Fusarium moniliforme… 81 Figura 72. Producción de quimiocinas inflamatorias en la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones del extracto de F. moniliforme... 82 Figura 73. Expresión de citocinas inflamatorias tras la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones del extracto de Colletrotrichum gloesporioides…………………………………………………………………………. 83 Figura 74. Expresión de quimiocinas inflamatorias tras la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones de extracto de Colletotrichum gloesporoides…………………………………………………………………………. 84 ix Figura 75. Inducción de la producción de óxido nítrico por la interacción de células J774A.1 con los extractos de Fusarium moniliforme, Colletotrichum gloesporoides y Geotrichum candidum……………………………………………. 85 Figura 76. Producto de PCR derivado de la amplificación de los genes β- Actina e iNOS por efecto de C. gloesporioides……………………………………. 86 Figura 77. Estructuras de ergosterol, peróxido de ergosterol y cerevisterol…… 87 Figura 78. Espectro de RMN 1H del Ergosterol en CDCl3…………………………………….. 88 Figura 79. Ampliación del espectro de RMN 1H del Ergosterol en CDCl3………….. 89 Figura 80. Espectro de RMN 1H del Peróxido de Ergosterol en CDCl3……………… 89 Figura 81. Ampliación del espectro de RMN 1H del Peróxido de Ergosterol en CDCl3…………………………………………………………………………………………………………………………….. 90 Figura 82. Espectro de RMN 1H del Cerevisterol en CDCl3…………………………………. 91 Figura 83. Ampliación del espectro de RMN 1H del Cerevisterol en CDCl3………92 Figura 84. Expresión de citocinas inflamatorias tras la interacción de células J774A.1 con distintas concentraciones de Cerevisterol………………………….. 96 Figura 85. Producción de quimiocinas inflamatorias en la interacción de células J774A.1 con distintas concentracionesde Cerevisterol…………………. 97 Figura 86. Producción de óxido nítrico en la interacción de células J774A.1 con distintas concentracionesde Cerevisterol……………………………………… 98 Figura 87. Producto de PCR Producto de PCR derivado de la amplificación de los genes en A)β- Actina, B) TLR-2, C) TLR-4, D) TLR-6, E) ICAM, F) VCAM, G) eSEL en las interacciones J774A.1/Cerevisterol………………………………. 99 x ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Secuencia de oligonucleótidos utilizados en las reacciones de PCR…………………………………………………………………………………. 55 Tabla 2. Halo de inhibición del crecimiento bacteriano en milímetros del extracto de Colletotrichum gloesporoides……………………………………… 70 Tabla 3. Halo de inhibición del crecimiento bacteriano en milímetros del extracto de Cylindrocarpon musae……………………………………………... 70 Tabla 4. Halo de inhibición del crecimiento bacteriano en milímetros del extracto de Idriella lunata………………………………………………………… 70 Tabla 5. Actividad captadora de radicales libres DPPH y contenido de fenoles de las cepas de hongos fitopatógenos………………………………… 73 Tabla 6. Extractos de hongos fitopatógenos con actividad acitotóxica por el método de Sulforrodamina B, CI50 en μg/ml…………………………………… 74 Tabla 7. Capacidad captadora de radicales libres DPPH del ergosterol… 93 Tabla 8. Actividad antimicrobiana del peróxido de ergosterol………………. 94 Tabla 9. Actividad antimicrobiana del cerevisterol………………………….. 95 xi LISTA DE ABREVIATURAS °C Grados Celsius 7-AAD 7-actinomicina D ADN Ácido Desoxirribonucléico AG Ácido gálico ARN Ácido Ribonucléico CC50 Concentración citotóxica del 50% CCL Ligandos de β-Quimiocinas CE50 Concentración efectiva del 50% cel Células CI50 Concentración inhibitoria del 50% DEPC Dietilpirocarbonato DMEM Medio Eagle´s Modificado Por Dulbecco´s (del inglés: “Dulbecco´s Modified Eagle Medium”) DMSO Dimetilsulfóxido dNTP´s Dinucleótidos trifosfatados DO Densidad óptica DPPH 2,2-difenil-1-picril hidrazilo E-SEL Selectina E (del inglés "E- selectin") EtBR Bromuro de etidio g Gramos gExt Gramos de extracto H Horas HRP Peroxidasa del rábano (del inglés "Horseradish peroxidase") xii ICAM Molécula de Adhesión Intracelular (del inglés "Intercellular Adhesion Molecule") IFN-γ Interferón gamma IL Interleucina iNOS Sintasa de óxido nítrico inducible (del inglés” inducible nitric oxide sintase”) IP Ioduro de propidio L Litros LB Medio de cultivo Luria-Bertani L- NAME L- N- Nitroarginina metil ester LPS Lipopolisacárido Bacteriano M Molar mg Miligramos min Minutos ml Mililitros mM Milimolar N Normal nm Nanómetros NO Óxido nítrico (del inglés “Nitric Oxide”) pb Pares de bases PBS Solución amortiguadora de fosfatos (del inglés "Phosphate Buffer Solution") PCR Reacción en cadena de la polimerasa (del inglés “Polimerase Chain Reaction ”) PDA Agar de Papa y Dextrosa (del inglés “Potato Dextrose Agar”) pg Picogramos PMB Polimixina B xiii RMN Resonancia Magnética Nuclear rpm Revoluciones por minuto RPMI Roswell Park Memorial Institute (Medio de cultivo) RT Retrotranscripción S Segundos SFB Suero Fetal Bovino SRB Sulforrodamina B TA Temperatura ambiente TLR Receptores homólogos a Toll (del inglés "Toll like receptors") TNF-α Factor de Necrosis tumoral alfa (del inglés "Tumoral Necrosis Factor Alpha") ufc Unidades Formadoras de Colonia VCAM Molécula de Adhesión Celular Vascular (del inglés "Vascular cell adhesion molecule") μg Microgramos μl Microlitros μM Micromolar xiv RESUMEN Muchas especies de hongos, conocidos como fitopatógenos, al parasitar al huésped, le causan diversas enfermedades, ya que afectan los procesos bioquímicos que mantienen saludables a los vegetales. Por otro lado, la investigación micoquímica se ha centrado en estudiar los metabolitos responsables de las propiedades de hongos medicinales, comestibles y hasta fitopatógenos superiores; no obstante, se sabe poco sobre las actividades medicinales de los hongos fitopatógenos microscópicos. Por ello, en este trabajo se centró la atención en evaluar las actividades biológicas medicinales de algunos hongos fitopatógenos microscópicos del estado de Veracruz. Así, la actividad antimicrobiana se evaluó por medio del ensayo de difusión en disco, probando distintas concentraciones de los extractos frente a cepas bacterianas Gram (-) y Gram (+), siendo activas Cilyndrocarpon musae, Colletotrichum gloesporioides e Idriella lunata. La evaluación de la actividad antioxidante se realizó por el método del 2,2-difenil-1-picril- hidrazilo, resultando activos todos los extractos; también se evaluó el contenido de fenoles por el método de Folin-Ciocalteu, donde se establecieron valores comparables con los presentes en especies fúngicas medicinales. La actividad citotóxica se realizó por el método de Sulforrodamina B, los extractos de Colletotrichum gloesporioides y Fusarium moniliforme fueron selectivos al causar citotoxicidad a líneas celulares tumorales pero no a las epiteliales y se demostró por citometría de flujo mediante las tinciones con Ioduro de Propidio y 7-actinomicina D, el tipo de muerte celular y las fases del ciclo celular afectadas por acción de F. moniliforme. La actividad inmunomoduladora se evaluó por ensayos de ELISA, donde se midió la producción de citocinas y quimiocinas, la producción de óxido nítrico por reacción de Griess y la determinación de moléculas del sistema inmune como Receptores Homólogos a Toll y moléculas de adhesión por RT-PCR, en estos ensayos la cepa más activa fue nuevamente F. moniliforme. De la ésta, se extrajeron tres compuestos: ergosterol, con actividad antioxidante, peróxido de ergosterol, con actividad antimicrobiana y cerevisterol con actividad antimicrobiana e inmunomoduladora, por lo que se puede establecer que estos tres participan en las actividades biológicas observadas en el extracto crudo. xv ABSTRACT Many species of fungi that are pathogens causes various diseases as they affect biochemical processes that maintain healthy plants; the mycochemical research has been focused on studying the metabolites responsible of the properties of medicinal and food mushrooms, and some macroscopic phytopathogenic fungi, however, there are few studies of medicinal activities of microscopic phytopathogenic fungi. Therefore, in this thesis we focus on evaluating the medicinal biological activities of some phythopathogenic microscopic fungi from the Veracruz estate. Thus, the antimicrobial activity was evaluated by the disc diffusion assay, testing different concentrations of the extracts against bacterial strains Gram (-) and Gram (+), being active Cilyndrocarpon musae, Colletotrichum gloeosporioides and Idriella lunata. Evaluation of antioxidant activity was determined by means of 2,2-diphenyl-1-picryl-hidrazyl resulting extracts all assets; the phenol content was also evaluated by the Folin-Ciocalteu where settled values comparable with those present in medicinal fungal species. The cytotoxic activity was determined by means of Sulforhodamine B, extracts of Fusarium moniliforme and Colletotrichum gloeosporioides were selective to cause cytotoxicity to tumor cell lines but not to epithelial and was shown by flow cytometry using the propidium iodide staining and 7 -actinomycin D, the type of cell death and cell cycle phases action affected by F. moniliforme. Immunomodulatory activity was assessed by ELISA assays, where the production of cytokines andchemokines, production of nitric oxide by Griess reaction and determination of immune system molecules such as Toll homologous receptors and adhesion molecules by RT- PCR was measured in these trials the most active strain was again F. moniliforme. From this, three compounds are extracted: ergosterol, with antioxidant activity, ergosterol peroxide, and antimicrobial activity and immunomodulatory cerevisterol with antimicrobial activity, which can be established that the three involved in the biological activities observed in the crude extract. 1 1. INTRODUCCIÓN Muchas especies de hongos han sido valoradas por sus cualidades gastronómicas o medicinales en diferentes sociedades del mundo. Las primeras civilizaciones determinaron por el método de ensayo y error cuáles hongos eran comestibles, venenosos, medicinales ó psicotrópicos (Barasi, 2003) Así, algunos hongos comestibles que demostraron tener propiedades medicinales incluyen especies de Lentinus (Lentinula), Auricularia, Hericium, Grifola, Flammulina, Pleurotus y Tremella mientras otros, fueron conocidos sólo por sus propiedades medicinales, como por ejemplo: Ganoderma y Trametes (Coriolus), ya que por su textura no se consideraron como comestibles. En Oriente desde hace miles de años se produjo el conocimiento de que muchos hongos no comestibles podrían tener propiedades medicinales o funcionales que traerían beneficios para la salud (Dai et al., 2009) La evolución histórica del uso de los hongos medicinales ha variado la forma de preparación de éstos, siendo los más importantes la extracción en agua caliente, concentrados en licores, pulverización, tónicos, tinturas, infusiones y sopas. Actualmente, cuando se utilizan con un propósito terapéutico, los hongos medicinales son consumidos como polvos concentrados o extractos liofilizados o deshidratados por pulverización para formar polvos que permiten un manejo más fácil, su transporte y consumo. Como tal, estos concentrados contenidos en cápsulas son comercializados como suplementos dietéticos con beneficios para la salud. Sin embargo, el auge del uso de estos productos naturales se ha centrado únicamente en hongos que históricamente se conocen por sus propiedades comestibles y medicinales y muchos de ellos no han demostrado científicamente dichos beneficios a la salud (Synytsya et al., 2009) En este trabajo, se dirigió la atención a los hongos fitopatógenos aislados de especies vegetales del estado de Veracruz, que a pesar de ser considerados como plagas de diversos cultivos, pueden tener usos terapéuticos, los cuales se exploraron utilizando técnicas de evaluación de propiedades antimicrobiana, antioxidante, citotóxica e inmunomoduladora. 2 2 .ANTECEDENTES GENERALES 2.1 Hongos fitopatógenos La mayoría de las aproximadamente 100.000 especies de hongos conocidas son saprófitas; sólo 8.000 pueden causar enfermedades en una o más especies vegetales y tan sólo 100 son patógenas de humanos o animales. Centrándonos en los hongos fitopatógenos, el desarrollo de la enfermedad del huésped es el resultado de su interacción con las plantas, según una secuencia de etapas denominadas patogénesis. (Ayala, 1998) Los hongos fitopatógenos son los mohos, levaduras y hongos superiores. Todos los hongos son eucariotas y tienen esteroles pero no peptidoglicano en su membrana celular. Son quimioheterótrofos (que requieren nutrición orgánica) y la mayoría son aeróbicos. Característicamente también producen esporas sexuales y asexuales. Sin duda el grupo más numeroso de fitopatógenos lo constituyen los hongos, los que posiblemente aparecieron antes que las plantas en la tierra y durante su proceso evolutivo se relacionaron con todos los demás grupos de seres vivos (Hawksworth, 2001). De acuerdo al 85 % de las especies vegetales los hongos micorrízicos han sido factores determinantes en su evolución y en cuanto a los hongos fitopatógenos prácticamente no existe una especie vegetal que no sea parasitada por lo menos por un hongo y existen algunas que son huéspedes de varias decenas de hongos (Arévalo y Enciso, 1996). Es importante destacar que a pesar de todos los esfuerzos (de naciones, instituciones gubernamentales y no gubernamentales e investigadores) en aumentar el nivel y el caudal de conocimientos adquiridos sobre las metodologías de transformación secundaria (de frutos, flores, semillas, hojas y tallos) y de la identificación de metabolitos secundarios de especies vegetales priorizadas, en la actualidad solo unos pocos metabolitos se utilizan de forma industrial, por lo que se ha creado la necesidad de generar opciones y alternativas de producción enfocadas al uso sostenible de todos aquellos recursos vegetales disponibles en el entorno trabajando activamente en la detección y caracterización de sustancias producidas por diferentes especies promisoras que pueden tener aplicación en la industria farmacéutica, cosmética, agroalimentaria y textilera (Volk, 2000). 3 La mayoría de los hongos fitopatógenos forman hifas, es decir, talos tubulares, que se extienden mediante crecimiento apical y un sistema organizado de ramificación. La red de hifas que resultan de dicho crecimiento se conoce como micelio, y el micelio interconectado producto de un propágulo o de la fusión de hifas de dos o más propágalos se denomina colonia (Agrios, 1998). Forman parte de los llamados hongos imperfectos. Producen manchas en hojas, frutos y tallos, además de necrosis foliar (Arévalo y Enciso, 1996). Los hongos fitopatógenos además de producir en su metabolismo secundario un sin número de toxinas, pueden contribuir en la ciencia de la salud ya que han demostrado tener distintas actividades biológicas y a la agricultura como productores de antibióticos para vegetales (Calderón, 1997). 2.2 Hongos fitopatógenos macroscópicos utilizados en medicina tradicional Además de las especies comestibles con valor nutritivo, en las civilizaciones de Oriente se utilizan hongos no comestibles con propiedades medicinales, dando origen incluso a un proverbio chino que señala que “El alimento y la medicina tienen un origen común”. En el presente, se conocen 270 especies de hongos con propiedades medicinales (Barasi, 2003). La práctica medicinal utilizando hongos, especialmente setas se encuentra documentada en el compendio de “Materia Médica” una de las primeras farmacopeas orientales, incluso en el primer libro sobre herbolaria en China el “Sheng Noug’s Herbel” incluye registros de las propiedades medicinales de Ganoderma lucidum, Poria cocos, Tremella fuciformis y otros hongos (Hawksworth, 2001); igualmente, el trabajo más excepcional de medicina tradicional china “Pen Ts’ao Kang Mu”, compendio de materia médica recopilado por Li Shi-Zhen durante la Dinastía Ming y publicado en 1575, contiene 20 especies de hongos comestibles medicinales junto con Cordyceps Senensis que, a pesar de no ser comestible sino infestante de material vegetal es considerado un hongo de gran valor en la medicina tradicional china (Bensky y Gamble, 1993); finalmente, Lentinula edodes (Shitake), Grifola frondosa (Maitake), Ganoderma lucidum (Reishi), Cordiceps sinensis y Hericium erinaceus siguen siendo utilizados en formulaciones de medicina tradicional china (Dai et al., 2009). 4 Por otro lado, los hongos son alimentos populares y valiosos, que son bajos en calorías y a la vez altos en minerales, proteínas y fibra (Firenzuoli et al., 2008). Sus propiedades bioquímicas beneficiosas también han atraído la atención de investigadores hasta considerarlos como alimentos funcionales de salud (Gonzaga et al., 2005; Dai et al., 2009; Trigos y Suarez, 2011). Todos los hongos comestibles son ricos en vitamina B, además de otras vitaminas como la vitamina C y ergosterol (Horm y Ohga, 2008; Trigos y Suarez, 2010). Los hongos medicinales se han vuelto másampliamente usados como sustancias medicamentosas para el tratamiento de diversas enfermedades, agentes causales y problemas de salud relacionados con ellos. Como resultado, un gran número de estudios científicos sobre especies fúngicas medicinales se han reportado en las tres últimas décadas, siendo confirmadas muchas de las aplicaciones tradicionales y desarrollado por ello nuevas aplicaciones (Wasser y Weis, 1999; Dai et al., 2009; Trigos y Suarez, 2011). Mientras que se ha señalado con mayor importancia las diferentes propiedades inmunológicas y anticáncer de estos hongos, también ofrecen otras propiedades terapéuticas importantes, tales como antioxidantes, antihipertensivas, hipocolesteromiantes, hepatoprotectoras, antifibróticas, antiinflamatorias, hipoglucemiantes, antivirales y antimicrobianas. Por ello, muchas empresas farmacéuticas dirigen sus estudios a la obtención de fármacos a partir de hongos y varios de ellos ya han sido clasificados por el Instituto Nacional de Cáncer de Estados Unidos como fármacos antitumorales (Jong y Donovick, 1989). Los hongos han surgido como una maravillosa fuente de nutracéuticos, antioxidantes, anticancerígenos, prebióticos, inmunomoduladores, antiinflamatorios, antimicrobiana, fármacos cardiovasculares e hipoglucemiantes. (Kim et al., 2007). La investigación micoquímica en curso está dirigida a promover los hongos como una nueva generación de agentes bioterapéuticos (Barros et al., 2007). Ganoderma lucidum El hongo fitopatógeno más popular, Ganoderma lucidum y otras especies de este género tienen el uso histórico más largo con diferentes propósitos medicinales (Zhao et al., 2010). En Japón es conocido como Reishi y en China como Ling Chu, Ling Chih and Ling Zhi (Hongo de la inmortalidad) (Figura 1). Este hongo y su micelio tienen diferentes 5 compuestos químicos que han demostrado tener actividades antitumorales e inmunoestimulantes que dependen del ambiente de crecimiento del hongo entre otras características ambientales (Jong y Birmingham, 1992; Liu, 2006; Trigos y Suarez, 2011). Figura 1. G. lucidum. Tomado de: http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los- Hongos.html. Tradicionalmente, ha utilizado en el tratamiento de la hepatopatía, crónica, la hepatitis, nefritis, la hipertensión, la artritis, neurastenia, el insomnio, la bronquitis, el asma y las úlceras gástricas. Los estudios científicos han confirmado que las sustancias extraídas del hongo pueden reducir la presión arterial, el colesterol y los niveles de azúcar en la sangre, así como inhibir la agregación de plaquetas (Wang et al., 1977). Los principales efectos inmunomoduladores de las sustancias activas de G. lucidum incluyen mitogenicidad y la activación de las células efectoras inmunes, tales como linfocitos T, los macrófagos y las células asesinas naturales que resultan en la producción de citocinas, incluyendo interleucinas, factor de necrosis tumoral-α y los interferones. La terapéutica acción de G. lucidum como un agente anticáncer y anti-inflamatoria ha sido asociada con sus propiedades inmunomoduladoras (Wang et al., 1988). Debido a su sabor amargo y su estructura leñosa que lo hacen prácticamente indigestible éste hongo se utiliza y comercializa en la actualidad como el liofilizado del extracto acuoso en tabletas, cápsulas y productos líquidos (Sato et al., 2009). Phelineus linteus http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los-Hongos.html http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los-Hongos.html 6 En la medicina tradicional se utiliza el extracto acuoso de cuerpo fructífero de otro hongo fitopatógeno macroscópico no comestible denominado Phelineus linteus (Figura 3) el conocimiento empírico señala que esta infusión refresca el cuerpo y prolonga la vida (Ying et al., 1987). El extracto acuoso de P. linteus ha sido comparado con otros hongos medicinales para evaluar su actividad anticáncer mostrando una mayor supresión del crecimiento del tumor (Mizuno, 1999). También han sido muy estudiados sus efectos sobre cánceres del sistema digestivo, por ejemplo: gástrico, duodenal, colo-rectal y algunos tipos de cáncer hepático. Sus efectos como coadyuvantes antes y después de cirugía y tratamiento quimioterapéutico de esta enfermedad han resultado muy efectivos (Aziawa, 1998; Mizuno, 1999). Figura 2. P. linteus. Tomado de: http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los- Hongos.html. Recientemente, se ha utilizado el extracto del micelio de P. linteus especialmente para el tratamiento de cáncer. Este resultado forma parte de proyectos entre centros de investigación y empresas farmacéuticas y se comienzan a manufacturar nuevos productos farmacéuticos a partir de estos extractos (Mizuno, 1999). Poria cocos Este hongo crece entre las raíces de diferentes tipos de coníferas como por ejemplo el pino rojo causando pudrición del tronco y puede colectarse especialmente durante el otoño (Figura 3) (Liu, 2006). Farmacológicamente se han demostrado sus actividades anticancerígenas e inmunomoduladoras y antivirales (Hobbs, 1995). Se han realizado http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los-Hongos.html http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los-Hongos.html 7 ensayos que demuestran la actividad de este hongo en el tratamiento de la hepatitis viral en conjunto con algunas plantas (Ying et al., 1987). Figura 3. Poria cocos. Tomado de: http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los- Hongos.html. Hericium erinaceus Este hongo fitopatógeno macroscópico crece en los troncos de árboles de hoja ancha y cariada como el roble, nogal y haya. Por conocimiento empírico y medicina tradicional se sabe que favorece la buena nutrición, digestión y la fuerza y vigor en general (Figura 4). Compuestos aislados de este hongo promueven los efectos citostáticos en cáncer gástrico, esofágico y hepático. Se han comprobado también sus efectos como productor de vitamina D-2, antitumoral y en el desarrollo del sistema nervioso central (Mizuno, 1999). Figura 4. H. erinaceus. Tomado de: http://www.medicalmushrooms.net/hericium-erinaceus/. Grifola frondosa http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los-Hongos.html http://micologica.mex.tl/1008568_Propiedades-Medicinales-de-los-Hongos.html http://www.medicalmushrooms.net/hericium-erinaceus/ 8 G. frondosa parasita casi cualquier tipo de árbol, su crecimiento llega a provocar la caída del árbol (Dong, 1997). En la medicina tradicional se utiliza para fortalecer el bazo y el estómago, así como para calmar los nervios y tratar las hemorroides (Figura 5) (Hobbs, 1995). Figura 5. G. frondosa. Tomado de: http://www.medicalmushrooms.net/grifola-frondosa-maitake/ . http://www.medicalmushrooms.net/grifola-frondosa-maitake/ 9 2.3 Bioactividades de hongos fitopatógenos macroscópicos 2.3.1 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad antioxidante El estrés oxidativo está asociado con el incremento de riesgo de las enfermedades degenerativas, tales como padecimientos cardiovasculares y cáncer. En numerosos trabajos ha sido extensamente documentados que los hongos del género Ganoderma (G. lucidum G. tsugae G. aplanatum) tienen varios beneficios en la salud de animales y humanos por tener efectos hepatoprotectores, anticáncer y protección cardiovascular, entre otros (Jiang y Byung, 2002; Trigos y Suarez, 2011) y la actividad antioxidante de algunos extractos de estos hongos está correlacionada con la presencia de triterpenoides, complejos de polisacáridos-proteínas y polisacáridos-péptidos. (Re et al., 1999). Los hongos medicinales que se producen como G. lucidum, Phellinus rimosus, Pleurotus florida y Pleurotus pulmonaris poseeen actividades antioxidantes y antitumorales.Esto sugiere que dichos hongos son una valiosa fuente de compuestos antioxidantes y antitumorales. Las investigaciones también revelaron que tienen actividades antimutagénicas y anticancerígenas importantes (Thekkuttuparambil et al., 2007). Los extractos de acetato de etilo, metanol y agua de P. rimosus son efectivos para secuestrar especies reactivas del oxígeno generadas a partir de la fotoilimiunación de riboflavina, los radicales oxhidrilo generados a partir de la reacción de Fenton y el radical óxido nítrico liberado de la solución acuosa de nitroprusiato de sodio de una manera dosis dependiente. Los extractos inhibieron la concentración de iones ferrosos en la peroxidación lipídica inducida en ratas. El extracto de metanol de P. rimosus reduce efectivamente ion férrico en el ensayo FRAP y radicales DPPH (Ajith y Janardhanan 2006). Se han encontrado que los extractos de cuerpos de fructíferos y micelio de G. lucidum poseen actividad antioxidante in vitro y actividades antimutagénicos. Los resultados de los ensayos de antioxidantes mostraron que G. lucidum en sus extractos acetato de etilo, metanol y acuoso reducen eficazmente las especies reactivas del oxígeno (Jones y Janardhanan, 2000). 10 El extracto metanólico de G. lucidum mostró poder reductor significativo y la propiedad de eliminación de radicales en el ensayo FRAP y el ensayo de captación de radicales DPPH (Lakshmi et al., 2003). El potencial antioxidante de productos naturales como los hongos se calcula con base en los porcentajes medios en relación con la quercetina y son resumidos como índice antioxidante. G. lucidum, S. comune, y H. erinaceus tienen índices antioxidantes altos. Los fenoles totales en estos hongos varían entre 6 a 63,51 mgAG/g de extracto lo que los coloca como excelentes opciones de hongos funcionales como antioxidantes (Noorlidah et al., 2012). 2.3.2 Metabolitos con actividad antioxidante aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos Algunos metabolitos con propiedades antioxidantes de hongos de la familia Polipoaraceae son la esterina A y esterina B procedentes de los cuerpos fructíferos del Stereum hirsutum (Figura 6) (Dubin et al, 2000 y Sauter et al., 1999). Esterina A Esterina B Figura 6. Esterinas A y B. Por otro lado, dos inhibidores de la peroxidación de lípidos, son las betulinas A y B (Figura 7), las cuales fueron aislados del extracto de metanol del Lenzites betulina (Shinohara et al, 2003). 11 Betulina A Figura 7. Betulina A aislada en Lenzites betulina. 2.3.3 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad antimicrobiana Los fármacos antimicrobianos han sido utilizados para el tratamiento profiláctico y terapéutico. Por desgracia, el reciente incremento de los casos de cepas bacterianas fármaco-resistentes han creado serios problemas. Por lo que la actividad antimicrobiana de diversos polisacáridos antitumorales obtenidos a partir de las setas están siendo re- evaluados en términos de su eficacia clínica. Por este motivo, se esperaría que los compuestos puedan funcionar activando la inmunidad humoral para protegerse de las infecciones virales, bacterianas, fúngicas y protozoarias resistentes a los antibióticos actuales (Johansson et al., 2001). La búsqueda de compuestos antimicrobianos derivados de hongos está basada en que los humanos comparten en común los mismos organismos microbianos tales como Escherichia coli, Staphylococcus aereus, y Pseudomonas areuginosa, por lo tanto podemos beneficiarnos de las estrategias defensivas usadas por los hongos contra estos microorganismos (Johansson et al., 2001). De acuerdo a las recientes evaluaciones biológicas de alrededor de doscientas especies de hongos, más del 75% mostraron una fuerte actividad antimicrobiana. Esta actividad no está sólo asociada con pequeñas moléculas de metabolitos secundarios (esteroles, triterpenoides, etc.) sino con polisacáridos de alto peso molecular presentes en las paredes celulares de los hongos (Bauerle et al., 1986 y Johansson et al., 2001). Agaricus subrufescens ha sido ampliamente utilizado en la medicina popular contra diversas enfermedades. El polisacárido unido a proteínas, "proteoglucano", es un compuesto que mejora la valiosa defensa contra organismos invasores (Hetland et al., 12 1998). Hay informes sobre el efecto de A. subrufescens contra la infección bacteriana (Bernardshaw et al, 2005, 2006). Los β-glucanos son los principales polisacáridos que se encuentran naturalmente en los extractos acuosos de A. subrufescens, con capacidad de proteger contra la infección del bacilo de Calmette-Guerin (BCG) y Streptocuccus pneumoniae en ratones (Hetland et al., 1998; Bernardshaw et al., 2005) y podrían reducir la formación de placas de virus en cultivo celular (Brüggemann et al., 2006). El extracto mostró actividad antiviral en poliovirus de tipo 1 (Faccin et al., 2007) y virus del herpes (Brüggemann et al., 2006). Por lo tanto, es probable que los extractos de A. subrufescens tengan efectos terapéuticos contra la infección bacteriana y vírica, esto indica que la ingesta de extracto de A. subrufescens puede ser capaz de servir como una alternativa a los antibióticos. 2.3.4 Metabolitos con actividad antimicrobiana aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos Un agente antimicrobiano empleado terapéuticamente es el ácido fusídico (Figura 8), el cual se aisló por primera vez de Fusidium coccineum, este metabolito también se ha obtenido de Mucor ramannianus como ramicina, de una especie de Cephalosporium y del basidiomiceto Isaria kogana (Pasee, 2000). Figura 8. Ácido fusídico. 13 Las estrobilurinas y las oudesmansinas (Figura 9) son antibióticos antifúngicos producidos por diferentes géneros de basidiomicetes (Sekisawa et al., 2000) (Agaricus, Oudesmansiella, Favolaschia, Xerula, Crepidotus, Hydropus, Mycena, Strobilurus y Filoboletus), tanto de climas templados como tropicales. Es interesante resaltar aquí, que algunas estrobilurinas también han sido aisladas de un ascomicete Bolinea lutea (Sauter et al., 1999). Las estrobilurinas y oudesmansinas inhiben, a bajas concentraciones, el crecimiento de un gran número de patógenos bacterianos (Watanabe et al., 1990). Estrobirulina A Oudesmansina A Figura 9. Metabolitos antimicrobianos presentes en Oudesmansiella, Favolaschia y Bolinea lutea. La frustulosina, un acetileno relacionado con la micenona (Figura 10), fue aislado de Stereum frustulosum y Stereum hirsutum y mostró actividad inhibitoria en el crecimiento de varias bacterias como S. aureus, B. mycoides, B. subtilis y V. cholerae (Nair y Anchel 1975 y Dubin et al., 2000). Figura 10. Frustulosina metabolito antibiótico presente en Stereum frustulosum y S. hirsutum. 14 La ganomicina A y ganomicina B (Figura 11), son metabolitos aislados de un hongo europeo conocido como Ganoderma pfeifferi, mostraron una moderada actividad inhibitoria en el crecimiento de bacterias gram-positivas como, B. subtillis, S. aureus, y Micrococcus flavus (Monthana et al., 2000). Además, de este hongo también se obtuvo el Ganodermadiol, que posee actividad contra el virus de la influenza tipo A (Figura 11) (Jiang et al., 2004). R= OH: Ganomicina A R = H Ganomicina B Figura 11. Ganodermadiol, metabolito antimicrobiano del género Ganoderma. El Ganoderma applanatum, posee esteroles como el 5-ergost-7-en-3-ol y el 5-ergost- 7,22-dien-3--ol, (Figura 12) que tienen actividad contra las bacterias Gram-positivas (Jordan K., 2004). 15 5-ergost-7-en-3-ol 5-ergost-7,22-dien-3--ol Figura 12. Metabolitos antibacterianosaislados de Ganoderma applanatum. Los derivados clorados del orcinol (Figura 13) presentes en Hericium erinaceus, poseen una acción antimicrobiana prometedora, y además se ha demostrado su actividad citotóxica sobre las células de varios tipos de cáncer, en especial sobre los de localización pulmonar (Wasser y Weis, 1999). Figura 13. Estructura química del Orcinol. Los ácidos hirsútico y complicático (Figura 14) fueron aislados de Stereum complicatum y mostraron una actividad antibiótica frente a Staphylococcus aereus debido a la presencia del grupo α, β- insaturado (Hellwing et al., 1998). 16 Ácido hirsútico Ácido complicático Figura 14. Metbolitos antimicrobianos aislados de Stereum complicatum. Cuatro sesquiterpenos tipo drimano fueron aislados de cultivos de Marasmius oreades: marasmona, isomarasmona, anhidromarasmona y dihidromarasmona (Figura 15). Estas sustancias presentan efectos antimicrobianos (Hellwing et al., 1998). Marasmona Isomarasmona Anhidromarasmona Dihidromarasmona Figura 14. Metabolitos con efecto antimicrobiano aislados de Marasmius oreades. 17 2.3.5 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad citotóxica Los fármacos actuales contra el cáncer disponibles en el mercado no son específicos, provocan diversos efectos secundarios y complicaciones por lo que se pone en evidencia la necesidad urgente de encontrar alternativas terapéuticas más eficaces y menos tóxicas. En este contexto, existen hongos muy valorados por sus propiedades anticáncer y sus compuestos activos son de gran interés (Gao et al., 2007). Por ello, se han llevado a cabo numerosos ensayos clínicos para evaluar los beneficios de la utilización de los preparados comerciales que contienen setas medicinales en el tratamiento del cáncer. Sus usos potenciales individualmente y como complementos en el tratamiento del cáncer tienen por objetivo contrarrestar los efectos secundarios tales como náuseas, daño tisular de la médula ósea, anemia y disminución de la resistencia física. Recientemente, un número de moléculas bioactivas, incluyendo agentes antitumorales, han sido identificadas a partir de diversos hongos (Akiyama et al., 2011). La fracción de polisacáridos en los hongos principalmente del género Ganoderma, Hericium erinaceus, Panus conchatus y P. rudis contienen -D-glucanos con residuos de heteropolisacáridos tales como xilosa, galactosa, manosa, ácido glucorónico y otros azúcares, así como también glicopéptidos o glicoproteínas. Existen -D-glucanos que muestran propiedades citotóxicas como los los -1-3)-D-glucopiranos que tienen pesos moleculares entre 500,000 a 2,000000 g/mol y poseen ramificaciones -(16)-D-glucosil. (Figura 16) El nivel de su actividad está íntimamente relacionado con su peso molecular, las ramificaciones y el grado de solubilidad en agua; entre más alto sea el peso molecular menor la cantidad de ramificaciones y mayor la solubilidad en agua, mayor es su actividad (Min et al., 2000). 18 Figura 15. β-D-glucopiranosil-(1→6)-[β-D-glucopiranosil-(1→3)-[β-D-glucopiranosil-(1→6)]-β-D- glucopiranosil-(1→3)-β-D-glucopiranosil-(1→3)β-D-glucopiranosil-(1→3)]-β-D-glucopiranosa. Además, los polisacáridos aumentan la producción y la vida de los linfocitos CD8 citotóxicos, que participan en la defensa del huésped contra la formación de masa tumoral evitando su proliferación, también aumenta la diferenciación de linfocitos T CD4 cooperadores que son destruidos al ser invadidos por los virus y que colaboran en la disminución de la intensidad de los síntomas, tanto en infecciones virales como en las producidas por el virus del SIDA (VIH) (Shinohara et al., 2003). Existen estudios sobre los efectos anticancerígenos en los animales y los seres humanos de lentinano. El efecto citostático del extracto acuoso de Lentinus edodes es debido a la activación del sistema inmune del huésped. Además, rara vez se observó toxicidad preclínica y clínica con lentinano, uno de los polisacáridos extraídos de este hongo, que muestra una actividad antitumoral y preventiva ante el desarrollo de tumores (Wasser y Weis, 1999). Por su parte, Phelinus linteus mucho tiempo se ha utilizado en la medicina tradicional china en forma de extractos de agua caliente a partir del cuerpo fructífero del hongo 'song gen' en chino y 'Mishimakobsu "en japonés. En la última década, han sido demostrados los efectos de estos extractos para la mejora de los síntomas de cáncer del aparato digestivo, como duodenal, de esófago, colorrectal (Lu et al., 2009), así como 19 hepatocelular (Teng, 1996) (Baker et al., 2008). Un polisacárido unido a proteínas de este hongo induce la detención fase G2/M (Mitosis) y apoptosis en células de cáncer de colon humano (SW480) (Li et al., 2004). El extracto de metanol de P. linteus y sus fracciones, de cloruro de metileno, acetato de etilo, y n-butanol, tienen efectos antiangiogénicos a través la inhibición de las células endoteliales de vena umbilical humana (HUVEC) la proliferación, la migración y el montaje en estructuras similares a capilares, así como la angiogénesis in vivo. Estos resultados sugieren uso del extracto del hongo en la angiogénesis estimulada, como la inflamación y el desarrollo del tumor (Lee et al., 2010; Huang et al., 2011). Por otra parte, Tremetes versicolor no es un hongo comestible, pero desde la antigüedad extractos se han utilizado en la medicina tradicional china para los efectos terapéuticos incluyendo el tratamiento del cáncer. El micelio de este hongo se ha utilizado como una forma de inmunoterapia para cáncer gástrico y con menor frecuencia en pacientes que cualquier otro tipo de cáncer (Yu et al., 2009). El hongo de cola de pavo o seta nube, T. versicolor, Coriolus versicolor ha sido estudiado por tener propiedad antitumoral contra muchos tipos de cánceres (Hsieh y Wu 2001). También, se estudiaron los extractos etanólicos de Yunzhi, un suplemento dietético patentado y preparado a partir de extractos de T. versicolor, el cual reduce el crecimiento de la hormona sensible para el crecimiento celular de cáncer de próstata LNCaP; por lo que se plantea la posibilidad de que el extracto pueda ser considerado como una terapia adyuvante en el tratamiento del cáncer de próstata. Adicionalmente, puede tener potencial quimiopreventivo para restringir la progresión de tumores de próstata dependientes de hormonas (Hu et al., 2009). El extracto acuoso del micelio de Funlia trogii muestra toxicidad antitumoral en varias líneas celulares, su actividad se reporta con CI50 de entre 40 y 70µg/ml. Al exponer el extracto con células sanas no resulta muerte celular. (Rashid et al., 2011). En el género Agaricus destaca A. blazei que se ha usado convencionalmente como un alimento funcional para la prevención del cáncer. Algunos extractos tienen actividad anticancerígena y antimutagénica (Del manto et al., 2001). Algunas proteínas aisladas de Agaricus son inmunomoduladores estables (Chang et al., 2007). Por otro lado, el extracto 20 etanólico de A. bisporus puede suprimir la actividad de la aromatasa y prevenir cáncer de mama y la proliferación celular. La fracción de caldo de cultivo de A. blazei, inhibió la proliferación celular en el desarrollo de cáncer de próstata humana, además induce las actividades de la caspasa 3 y la fragmentación de ADN de las células tumorales. Las expresiones de proteínas de apoptosis y moléculas relacionadas con dicho proceso fueron elevados. La suplementación oral de caldo de cultivo de A. blazei (con la proporción más alta de β-glucano) suprime significativamente el crecimiento del tumor sin inducir efectos adversos en ratones inmunodeficientes.(Yu et al., 2009). La actividad antitumoral se ha encontrado en las fracciones lipídicas de A. subrufescens (Elissetche et al., 2007). La sustancia bioactiva con el efecto antitumoral se purificó y luego se identificó como ergosterol (Elissetche et al., 2007). El ergosterol es funcionalmente un análogo de colesterol en mamíferos (Trigos y Ortega, 2002). Es un componente de la membrana celular de los hongos y se ha descrito como el componente beneficioso en algunos hongos medicinales tales como Lentinus edodes (Jiang et al., 2008), Agaricus bisporus (Lindequist et al., 2005; Volman et al., 2010), Grifolla frondosa (Lindequist et al., 2005), Ganoderma lucidum (Lindequist et al., 2005) y Pleurotus ostreatus (Trigos y Martínez-Carrera, 1992). Otras moléculas bioactivas que proporcionan beneficios medicinales en Agaricus subrufescens son piroglutamato sódico que tiene propiedades antiangiogénico y tiene propiedades antitumorales y antimetastáticos, así como la actividad inmunomoduladora (Harada et al., 1997). Un complejo de ARN-proteína aislada de una fracción de extracto metanólico es citotóxico mediante la estimulación de las vías de la apoptosis y tienen actividad antitumoral in vitro (Gao et al., 2001). A. subrufescens ejerce una actividad antitumoral in vitro en células leucémicas, sin efectos significativos sobre las células linfáticas normales. El efecto citotóxico de este extracto se ha probadoen líneas celulares leucémicas con un CI50 de 2.7 a 16 g/ml (Akiyama et al., 2011). 21 2.3.6 Metabolitos con actividad citotóxica aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos La panepoxidona, un derivado bencénico altamente oxigenado (Figura 17) aislado de la fermentación de Panus conchatus y P. rudis, mostró efectos citotóxicos en ratones con un DL50 de 23 mg/Kg. Esta sustancia además inhibe el factor de transcripción NF-κB siendo un posible agente antiinflamatorio y anticarcinogénico (Umezawa et al., 2000). Figura 16. Panepoxidona. También se han aislado ganodermanondiol y lucidunoles A y B metabolitos con efectos citotóxicos contra sarcoma Meth-A (Kubota et al., 1988), los lucidunoles A y B y el ácido ganodérico θ son activos carcinoma de pulmón de Lewis (LLC), y ganodermanondiol contra cáncer de seno (T-47D), también es conocida la inhibición de la glucosiltransfersa de la bacteria Streptococcus mutans por ácidos ganodéricos S1 Y C (Figura 18) (Arisawa et al., 1986; Lee et al., 2010). Ganodermanondiol 22 Ácido ganodérico S Ácido ganodérico C Figura 17. Metabolitos citotóxicos del género Ganoderma. La fermentación de Lentinellus cochleatus produce lentinelona, la cual puede ser un precursor del ácido lentinélico, un protoiludano producido por L. omphalodes y L. ursinus. El ácido lentinélico exhibe fuertes efectos antibacteriales con concentraciones mínimas inhibitorias de 1- 5 µg/ml. El lentinano (Figura 19) inhibe la síntesis de ADN, ARN y proteínas en células de carcinoma de Ehrlich (ECA) con valores de 20µg/ml (Wunder et al., 1996). Figura 18. Ácido lentinélico El nidulal y el ácido nidulióico (Figura 20) fueron aislados de Nidula cándida. Estas sustancias presentan un débil efecto citotóxico y antibiótico, además, el nidulal es inductor de diferenciación en células de leucemia HL-60. (Erkel et al., 1996). 23 Nidulal Ácido nidulóico Figura 19. Metabolitos citotóxicos de Nidula cándida. El merulidial, junto con el tremediol, tremetriol y α–bisabolol (Figura 21) son compuestos citotóxicos con efectos apoptóticos sobre células HL-60 que fueron aislados de las fermentaciones de Merolinus tremellosus (Cavalieri et al., 2004). Merudial Tremediol Tremetriol α – 1- bisabolol Figura 20. Metabolitos citotóxicos de Merolinus tremellosus. Tanto el ácido marásmico como la pilatina (Figura 22) son sesquiterpenos con esqueleto de marasmano. El ácido marásmico fue aislado, por primera vez, de cultivos de Marasmius conigenus; mientras que, la pilatina fue obtenida de Flagelloscypha pilatti, ambos compuestos interfieren en la biosíntesis de los ácidos nucleicos. Se ha propuesto 24 que la función aldehídica α, β-insaturada puede unirse covalentemente a grupos aminos de ácidos nucléicos o de enzimas. Las ARN polimerasas II y m-ARN guanidiltransferasas son marcadamente afectadas in vitro después de pre-incubación con ácido marásmico (Dugan et al., 1996). Ácido marásmico Pilatina Figura 21. Metabolitos fúngicos con actividad citotóxica obtenidos de Marasmius conigenus y Flagelloscypha pilatti. El 1-hidroxi-3-esterpureno (Figura 23), aislado de Gloeophyllum sp., mostró una débil actividad antibacteriana frente a Mucor miehei y Penicilium notatum y una moderada actividad citotóxica frente a células HL-60 y Hela S-3 con un CI50 de 50 μg/ml (Passer et al., 2000). Figura 22. 1-hidroxi-3-esterpureno. Los ácidos citotóxicos hebelómicos A, B, E y F (Figura 24) fueron aislados junto con otros derivados triterpénicos del cultivo de Hebeloma senescens. Además de los efectos citotóxicos, también se les detectó una moderada actividad antibacteriana contra Bacillus subtilis y Staphylococcus aureus. La comparación entre los derivados aislados mostró 25 una relación entre la citotoxicidad y la estructura con respecto al grupo hidroxilo o acetato en el C-12 (Bocchi et al., 1992). R1 R2 Ácido hebelómico A OH OH Ácido hebelómico B OAc OH Ácido hebelómico E H OH Ácido hebelómico F H OH Figura 23. Ácidos hebelómicos con efecto citotóxico. 26 2.3.7 Hongos fitopatógenos macroscópicos con actividad inmunomoduladora El sistema inmune juega un papel importante en la defensa del cuerpo contra infecciones y la formación de tumores. Por otra parte, la defensa del organismo contra el ataque viral y contra el surgimiento espontaneo de células tumorales malignas comprende una interacción orquestada y dinámica de la respuesta inmune innata y adquirida. La inmunidad innata (donde participan: macrófagos, neutrófilos, células natural Killer (NK) y dendríticas), está regulada por mensajeros químicos o citocinas y por la activación de respuestas de fase inflamatoria y aguda (Chihara, 1992). El sistema fagocítico mononuclear (macrófagos y monocitos), células dendríticas y ciertos linfocitos tales como las NK; cumplen una serie de funciones importantes como el reconocimiento y la destrucción de las células anormales. Las NK y los macrófagos estimulados producen citocinas tales como interferones, interleucinas y otros que están dirigidos a destruir las células y son considerados como la primera línea de defensa en el sistema inmune del huésped que además pueden eliminarse a sí mismos con éxito y a las células infectadas o transformadas antes del establecimiento de respuestas humorales (Borchers et al., 1999). Mientras que el uso histórico y tradicional de los hongos medicinales, sobre todo en el Lejano Oriente, es casi ilimitado (Hobbs, 2000), el más antiguo registro escrito de las setas como medicinales se encuentra en un tratado médico indio desde 3000 a.C. (Kaul, 1997). Resulta de significativa importancia y pertinencia la capacidad en particular de los extractos y compuestos derivados de hongos para modular la respuesta inmune humana y para inhibir el crecimiento de algunos tumores (Wasser y Weis,1999). La investigación de hongos medicinales se ha centrado en el descubrimiento de compuestos que pueden modular positivamente o negativamentea la respuesta biológica de las células inmunes. Aquellos hongos que parecen estimular la respuesta inmune humana se están buscando para el tratamiento de cáncer, enfermedades de inmunodeficiencia, o para inmunosupresión generalizada tras el tratamiento de drogas; para la terapia combinatoria con antibióticos, y como adyuvantes para vacunas (Adachi et al., 1999). 27 Varias clases de compuestos, tales como proteínas, péptidos, glicoproteínas, lipopolisacáridos, y derivados de lípidos, han sido clasificados como moléculas que tienen potentes efectos sobre el sistema inmune (Tzianabos, 2000). A pesar de esto, los polisacáridos son generalmente considerados como antígenos clásicos dependientes de linfocitos T que no provocan respuestas inmunes mediadas por células, ciertos polímeros que han sido recientemente aislados muestran su capacidad para actuar como potentes agentes inmunomoduladores. Los compuestos que son capaces de interaccionar con el sistema inmune para regular por incremento o decremento aspectos específicos de la respuesta del huésped, se pueden clasificar como inmunomoduladores. El comportamiento de los inmunomoduladores depende del mecanismo de acción y sitio de actividad (Tzianabos, 2000). La inmunidad específica incluye la inmunidad humoral (mediada por anticuerpos) y celular (que promueve respuestas inflamatorias y elimina en última instancia, las células infectadas o anormales) y es crítica para el reconocimiento y la eliminación de células tumorales. La existencia de extractos y compuestos derivados de hongos que son capaces de producir componentes estimulantes de la inmunidad innata o adquirida puede ser de beneficio potencial para el tratamiento del cáncer. La Inducción y la expresión de la inmunidad celular en la resistencia del huésped al cáncer y las infecciones microbianas persistentes estén supeditados a una gran variedad de complejos e interacciones entre antígenos, macrófagos y linfocitos (Borchers et al., 1999). El extracto acuoso del micelio de Lentinus edodes actúa como un potenciador de defensa del huésped que es capaz de restaurar o aumentar la capacidad de respuesta de las células huésped a citocinas, hormonas, y otras sustancias biológicamente activas. Esta inmunopotenciación se produce mediante la estimulación de la maduración, diferenciación o la proliferación de las células implicadas en los mecanismos de defensa del huésped. Por lo tanto, éste extracto acuoso, del que se extrajo principalmente el polisacárido lentinano ha demostrado que aumenta la resistencia del huésped contra diversos tipos de cáncer y tiene el potencial para restaurar la función inmune de los individuos afectados (Chihara, et al., 1992). El extracto etanólico de L. edodes suprime la proliferación de células inmaduras en la leucemia, además estimula la proliferación de 28 queratinocitos y promueve el detenimiento transitorio de células cancerígenas (Gu y Belury, 2005). Ganoderma lucidum se ha conocido ampliamente como "setas de inmortalidad " en China y otros países asiáticos durante 2000 años. Se han aislado varias sustancias principales con potente acción inmunomoduladora de este hongo, incluyendo polisacáridos tal como el β-D-glucano, proteínas (Ling Zhi-8) y triterpenoides (Gao y Zhou, 2001). Otros componentes, tales como los esteroides también desempeñan un importante papel en la actividad inmunomoduladora de G. lucidum. Las principales actividades de G. lucidum incluyen mitogenicidad y la activación de las células efectoras inmunes, tales como macrófagos, NK y las células T (Gao y Zhou, 2001). Los extractos de G. lucidum contienen polisacáridos y la proteína LZ-8 que han demostrado efectos mitogénicos sobre las células humanas mononucleares de sangre periférica (PBMC) y mediando la activación de células T a través de la regulación de citocinas. (Kim et al., 1999). Tanto in vitro como en estudios in vivo en ratones han demostrado que 120 extractos solubles en agua de G. lucidum pueden estimular la producción de IL-2 por esplenocitos en presencia de hidrocortisona (Zhang et al., 2010). Los extractos crudos acuosos, de G. lucidum han demostrado ser potentes activadores de los linfocitos T humanos, en los que inducen la producción de citocinas, tales como IL-1β, INF-γ, TNF-α, IL-2, IL-6 e IL-10 (Wang et al, 2010;. Mao et al., 1999). Una fracción de polisacáridos de G. lucidum demostró inducir la producción de IL-2 dependiente de la dosis, aumentó la toxicidad de los linfocitos T citotóxicos hasta en un 100% cuando se administra a un concentración de 200 mg/ml (Lei y Lin, 1992). Recientemente, la inducción de la expresión génica de citocinas por esquizofilano, un polisacárido obtenido de Schizophyllum commune se ha estudiado in vitro e in vivo (Okazaki et al, 1995). Se sabe que induce la producción de citocinas que activan el sistema inmune en la respuesta ante tumores. (Okazaki et al., 1995). El extracto etanólico del cuerpo fructífero de este hongo demostró actividad citotóxica y la detención de la metástasis en células de carcinoma humano (SK-Hep-1) y células endoteliales de corazón de rata. La inhibición de la proliferación ocurre desde concentraciones de 103 µg/ml en tiempos de incubación de 48 y 72 horas (Song et al., 2008). Un polisacárido unido a proteínas de este hongo induce la detención de la fase G2/M y apoptosis en 29 células de cáncer de colon humano SW480. (Li et al., 2005). También, tiene efecto antiinflamatorio y actividades antiangiogénicos (Kim et al., 2004). La inoculación del extracto una vez al día durante 8 semanas, provocó una reducción significativa en el tamaño del tumor y aumento en el número de células T; así como, secreción de IL-12, IFN-γ y TNF-α. Por lo tanto, se produjo también un aumento en los recuentos de Linfocitos T CD4+, y mayor cantidad de macrófagos y células dendríticas en el bazo. Además, la activación de las células dendríticas y los macrófagos resultó en aumento de la secreción de IL-12, que podría hasta regular la activación de las células NK. Por lo tanto, el extracto de S. commune puede proporcionar un potencial enfoque terapéutico doble, tanto para actividad inmunomoduladora y antitumoral (Li et al., 2005). El extracto acuoso del cuerpo fructífero de esta especie posee actividad citotóxica a partir de 25 µg/ml y una eficaz actividad antiproliferativa a 200 µg/ml contra las células HeLa (Tang et al., 2006). Agaricus subtillis es un hongo utilizado convencionalmente para la prevención del cáncer, sus extractos acuosos han demostrado tener actividad citotóxica e inmunomoduladora, anticarcinogénica y antimutagénica, otros hongos del mismo género tienen características parecidas como es el caso de Agaricus bisporus que tiene una marcada actividad antiproliferativa en distintas líneas celulares cancerígenas (Delmanto et al., 2001). Produce también fragmentación del ADN en células cancerígenas y la activación de Caspasa 3 (Yue et al., 2008) (Akiyama et al., 2011). Agaricus blazei ha sido utilizado como coadyuvante en la quimioterapia y como anti leucémico (Kim et al., 2009). La actividad inmunoestimulante y las respuestas ejercidas ante los extractos metanólico y acuoso de A. subrufescens se han establecido en muchos estudios de la última década. (Doi et al., 2010). La inmunoterapia ha sido considerada como una forma alternativa para el tratamiento de cánceres. Hay muchos ensayos clínicos que se llevan a cabo utilizando los hongos y los resultados clínicos están mostrando potencial (Ohno et al., 2001; Hsu et al., 2008; Firenzuoli et al., 2008; Ohno et al, 2011). A. subrufescens es rico en los moduladores de la respuesta biológica, tales como proteoglucanos (Hetland et al, 2008). Han sido demostrado actividades antitumorales, antibacterianas y antivirales para los extractos de A. subrufescens (Ohno et al., 2001; Gonzaga et al., 2009; Bernardshawet al., 2005; Bernardshaw et al., 2006; Brüggemann et al., 2006; Faccin et al., 2007; 30 Firenzuoli et al., 2008; Hetland et al., 2008). Estas respuestas biológicas se realizan mediante la estimulación o modulación de la inmunidad (Hetland et al., 2008). Los extractos de A. subrufescens se han utilizado con éxito como adyuvante en la vacuna de DNA para mejorar su eficacia contra el virus de la hepatitis B y enfermedad de la fiebre aftosa (Hetland et al., 2008; Grinde et al., 2006). Adicionalmente, se han utilizado análisis de microarreglos para demostrar la activación de nivel de expresión de algunos moduladores en el sistema inmune. Pacientes con hepatitis C administrados con extracto de A. subrufescens, demostraron el aumento de la expresión de receptores del IFN-α y β. La sobre regulación de este gen está implicada en la señalización celular así como en la regulación transcripcional (Grinde et al., 2006). 31 2.3.8 Metabolitos con actividad inmunomoduladora aislados de hongos fitopatógenos macroscópicos Entre los metabolitos fúngicos que tienen efecto en el control del sistema inmune se encuentran no solo en β-D-glucanos hidrosolubles sino también en hemicelulosa (la llamada fibra dietética), que es insoluble en agua. Otros metabolitos inmunomoduladores son los derivados del ergostano y el lanostano aislados del Ganoderma tusae y que presentan actividad antiVIH-1 (ganoderiol F y ganodermanontriol), anticolesterol (ácido ganodérico B y C), antihistamínico (ácidos ganodéricos C1 y C2), actividad antiVIH-1 proteasa (lucidumol B y ganodermanontriol) (Figura 25) (Nishiotoba et al., 1988). Ganoderiol F Ganodermanontriol Figura 24. Metabolitos inmunomoduladores presentes en el género Ganoderma. 32 La coriolina B (Figura 26) fue aislada de Coriolus consors, su derivado oxidado dicetocoriolina B mostró actividad antitumoral e inmunoestimulatoria (Takeuchi et al., 1969 y Wang et al., 2010). Figura 25. Coriolina B. Como se describe en el texto, es posible observar que la mayoría de los estudios para la búsqueda de propiedades medicinales de los hongos se ha realizado sobre especies que se conocen históricamente por sus usos comestibles, curativos y algunos fitopatógenos macroscópicos; sin embargo, poca es la atención que se ha prestado a un grupo de hongos muy abundantes en la naturaleza pero que son conocidos por ser plagas de plantas y cultivos tales como los hongos fitopatógenos microscópicos. 33 3. ANTECEDENTES DIRECTOS 3.1 Bioactividades de hongos fitopatógenos microscópicos Las plantas son un reservorio potencial de microorganismos conocidos principalmente como endófitos que pueden residir dentro de sus tejidos sin dar síntomas externos visibles que afecten la capacidad del huésped para asimilar y procesar nutrientes; por otro lado, existen ciertas especies de microorganismos conocidas como fitopatogénicas que causan daño tisular, además de la inducción de activación de sistema inmune del hospedero, y la síntesis de metabolitos secundarios activos para su eliminación. (Petrini, 1991). Entre los microorganismos fitopatogénicos, destacan los hongos que colonizan los tejidos vivos internos de plantas, ya sea en parasitismo obligado o facultativo. Existen investigaciones que demuestran que la interacción de los hongos fitopatógenos microscópicos con plantas superiores generan modificaciones en vías bioquímicas, resultando en la producción de diversos compuestos bioactivos, desde el punto de vista biomédico, esta situación acrecenta la oferta de oportunidades para el descubrimiento de productos y procesos con potenciales aplicaciones en medicina y biotecnología (Sun et al., 2004). Así, el hongo fitopatógeno Colletotrichum gloeosporioides ha presentado actividad contra algunas bacterias patógenas humanas Gram positivas. Por su parte, la Coronamicina un péptido compuesto por tirosina, metionina y leucina es un antibiótico producido por Streptomyces sp capaz de inhibir el hongo patógeno humano Cryptococcus neoformans y además, fue efectivo contra Plasmodium Falciparum, el parásito causante de la malaria (Cao et al., 2004). Debido al potencial de los hongos fitopatógenos microscópicos en el área biomédica, nuestro grupo de trabajo ha realizado algunas evaluaciones de actividad antimicrobiana en distintas cepas de hongos fitopatógenos microscópicos contra bacterias de interés médico y algunas de interés fitopatogénico, determinando las concentraciones mínimas inhibitorias o bacteriostáticas de estas cepas, destacando entre los resultados las cepas de Curvularia lunata, Phytophthora drechsleri, Phytophthora capsici, Gliocadium spp y Neocosmospora vasinfecta cuya CMI de 62.5 µl/ml fue activa contra bacterias como 34 Echerichia coli y Pseudomonas aeruginosa (Trigos et al., 2006). Mientras que el extracto de Idriella lunata tuvo actividad bactericida contra E. coli, P. aeruginosa, S. aureus y Erwinia carotovora. (Trigos et al., 2005). No obstante, en comparación con los hongos fitopatógenos macroscópicos, los microscópicos han sido poco estudiados desde el punto de vista biomédico y hay pocos estudios donde se reporten actividades biológicas de éstos y de los metabolitos que producen por lo que se mencionarán someramente algunos reportes de moléculas bioactivas a partir de estos microorganismos. 3.2 Metabolitos bioactivos aislados de hongos fitopatógenos microscópicos El estudio biodirigido del extracto orgánico del hongo fitopatógeno Phomopsis phaseoli, aislado de un árbol tropical no identificado que crece en la Guyana Francesa, permitió el aislamiento del ácido 3-hidroxipropiónico (Figura 27), un compuesto con actividad nematicida (Schwartz, 2004). Figura 27. Ácido 3- hidroxipropiónico. La Cloropupukeananina (Figura 28) es un dímero policétido preanilado extraído de cepas del hongo Pestalotiopsis fici, un fitopatógeno de árboles de distintos géneros presentes en la Hangzou, China; muestra una importante actividad antiviral pues actúa inhibiendo la replicación del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) (Liu et al., 2008). También, del hongo fitopatógeno microscópico Pestalopsis fici, se aisló la Pestalofona C (Figura), un antifúngico activo contra Cándica albicans (Liu et al., 2009). 35 Figura 28. Pestalofona C. Otro hongo fitopatógeno productor de metabolitos antifúngicos es Phoma sp, que produce la Formoxantona A (Figura 29), un metabolito inhibidor del crecimiento de Cryoptococcus neoformans, Cándida albicans, C. glabrata, C. parapsilosis, C. krusei y C. lusitaniae. (Eleasser et al., 2005). Figura 29.Formaxantona A. 36 Varios hongos fitopatógenos, como Pestalotiopsis microspora aislada de Terminalia morobensis, han sido identificados por presentar actividad antioxidante, encontrando a los metabolitos responsables en dicho hongo a la Pestacina (1,3-dihidroisobenzofurano) y la isopestacina (isobenzofuranona) (Figura 30) los cuales son capaces de neutralizar el anión superóxido y los radicales libres hidroxilo. Se cree que la actividad antioxidante de Isopestacina se basa en su similitud estructural con los flavonoides (Padhi et al., 2013). . Figura 30. Metabolitos antioxidantes aislados de Pestalotiopsis microspora. La Grafislactona A (Figura 31), es un compuesto antioxidante que actúa inhibiendo la peroxidación del ácido linoléico, fue aislado del hongo fitopatógeno Cephalosporium sp que parasita a Trachelospermum jasminoides (Isaka et al., 2007). Figura 31. Grafislactona. Diversos metabolitos con actividad antimicrobiana se han aislado a partir de hongos fitopatógenos microscópicos como el Guanacastepeno (Figura 32), un diterpeno extraído del hongo fitopatógeno Fusarium sp, parásito de la planta
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